8.5 методы и средства борьбы с шумом. Методы борьбы с шумом на производстве

Для борьбы с шумом в поме-щениях проводятся мероприятия как технического, так и ме-дицинского характера. Основными из них являются:

устранение причины шума, т. е. замена шумящего обо-рудования, механизмов на более современное нешумящее оборудование;

изоляция источника шума от окружающей среды (при-менение глушителей, экранов, звукопоглощающих строитель-ных материалов);

ограждение шумящих производств зонами зеленых на-саждений;

применение рациональной планировки помещений;

использование дистанционного управления при эксп-луатации шумящего оборудования и машин;

использование средств автоматики для управления и контроля технологическими производственными процессами;

использование индивидуальных средств защиты (беру-ши, наушники, ватные тампоны);

проведение периодических медицинских осмотров с прохождением аудиометрии;

соблюдение режима труда и отдыха;

проведение профилактических мероприятий, направ-ленных на восстановление здоровья.

Интенсивность звука определяется по логарифмической шкале громкости. В шкале - 140 дБ. За нулевую точку шка-лы принят "порог слышимости" (слабое звуковое ощущение, едва воспринимаемое ухом, равное примерно 20 дБ), а за крайнюю точку шкалы - 140 дБ - максимальный предел громкости.

Громкость ниже 80 дБ обычно не влияет на органы слу-ха, громкость от 0 до 20 дБ - очень тихая; от 20 до 40 - тихая; от 40 до 60 - средняя; от 60 до 80 - шумная; выше 80 дБ - очень шумная.

Для измерения силы и интенсивности шума применяют различные приборы: шумомеры, анализаторы частот, корре-ляционные анализаторы и коррелометры, спектрометры и др.

Принцип работы шумомера состоит в том, что микрофон преобразует колебания звука в электрическое напряжение, которое поступает на специальный усилитель и после усиле-ния выпрямляется и измеряется индикатором по градуиро-ванной шкале в децибелах.

Анализатор шума предназначен для измерения спект-ров шумов оборудования. Он состоит из электронного полос-ного фильтра с шириной полосы пропускания, равной 1/3 октавы.

Основными мероприятиями по борьбе с шумом являются рационализация технологических процессов с использовани-ем современного оборудования, звукоизоляция источников шума, звукопоглощение, улучшенные архитектурно-плани-ровочные решения, средства индивидуальной защиты.

На особо шумных производственных предприятиях ис-пользуют индивидуальные шумозащитные приспособления: антифоны, противошумные наушники (рис. 1.6) и ушные вкла-дыши типа "беруши". Эти средства должны быть гигиеничны-ми и удобными в эксплуатации.

В России разработана система оздоровительно-профилак-тических мероприятий по борьбе с шумом на производствах, среди которых важное место занимают санитарные нормы и правила. Выполнение установленных норм и правил контроли-руют органы санитарной службы и общественного контроля.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Звук и его характеристики

Механические колебания частиц упругой среды в диапазоне частот 16 - 20000 Гц воспринимаются ухом человека и называются звуковыми волнами. Колебания среды с частотами ниже 16 Гц называют инфразвуком, а колебания с частотами выше 20000 Гц - ультразвуком. Длина звуковой волны связана с частотой f и скоростью звука с зависимостью = c / f .

Нестационарное состояние среды при распространении звуковой волны характеризуется звуковым давлением, под которым понимают среднеквадратическое значение превышения давления в среде при распространении звуковой волны над давлением в невозмущённой среде, измеряемое в паскалях (Па).

Перенос энергии плоской звуковой волной через единицу поверхности, перпендикулярную к направлению распространения звуковой волны характеризуют интенсивностью звука (плотностью потока звуковой мощности),

Вт/м 2: I = P 2 /(? c),

где P - звуковое давление, Па; - удельная плотность среды, г/м 3 ;

c - скорость распространения звуковой волны в данной среде, м/с.

Скорость переноса энергии равна скорости распространения звуковой волны.

Органы слуха человека способны воспринимать звуковые колебания в очень широких диапазонах изменения интенсивностей и звуковых давлений. Например, при частоте звука в 1 кГц порогу чувствительности “среднего” человеческого уха (порог слышимости) соответствуют значения P 0 = 2·10- 5 Па; I 0 = 10- 12 Вт/м 2 , а порогу болевого ощущения (превышение которого уже может привести к физическому повреждению органов слуха) соответствуют значения P б = 20 Па и I б = 1 Вт/м 2 . Кроме того, в соответствии с законом Вебера-Фехнера раздражающее человеческое ухо действие звука пропорционально логарифму звукового давления. Поэтому на практике обычно вместо абсолютных значений интенсивности и звукового давления используют их логарифмические уровни, выраженные в децибелах (дБ):

L I = 10lg(I/I 0), L P = 20lg(P/P 0) ; (1)

где I 0 = 10- 12 Вт/м 2 и P 0 = 2·10- 5 Па - стандартные пороговые значения интенсивности и звукового давления. Для нормальных атмосферных условий можно считать, что L I = L P = L.

Если звук в данной точке складывается из n составляющих от нескольких источников с уровнями звуковых давлений L i , то результирующий уровень звукового давления определяется по формуле:

(2)

где L i - уровень звукового давления i-й составляющей в расчетной точке (дБ).

В случае n одинаковых составляющих звука L i = L суммарный уровень составляет:

L = L + 10lg(n). (3)

Из формул (2) и (3) следует, что если уровень одного из источников звука превышает уровень другого более чем на 10 дБ, то звуком более слабого источника практически можно пренебречь, так как его вклад в общий уровень будет менее 0,5 дБ. Таким образом, при борьбе с шумом в первую очередь необходимо заглушать наиболее интенсивные источники шума. Кроме того, при наличии большого числа одинаковых источников шума устранение одного или двух из них очень слабо влияет на общее снижение уровня шума.

Характеристикой источника шума являются звуковая мощность и её уровень. Звуковая мощность W, Вт, - это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в единицу времени. Если энергия излучается по всем направлениям равномерно и затухание звука в воздухе мало, то при интенсивности I на расстоянии r от источника шума его звуковая мощность может быть определена по формуле

W = 4 r 2 I. По аналогии с логарифмическими уровнями интенсивности и звукового давления введены логарифмические уровни звуковой мощности (дБ) L W = 10lg(W/W 0), где W 0 = 10 -12 - пороговое значение звуковой мощности, Вт.

Спектр шума показывает распределение энергии шума в диапазоне звуковых частот и характеризуется уровнями звукового давления или интенсивности (для источников звука - уровнем звуковой мощности) в анализируемых частотных полосах, в качестве которых, как правило, используются октавные и третьоктавные частотные полосы, характеризуемые нижней f н и верхней f в граничными частотами и среднегеометрической частотой f сг = (f н f в) 1/2 .

Октавная полоса звуковых частот характеризуется отношением её граничных частот, удовлетворяющим условию f в /f н = 2, а для третьоктавной - условию f в /f н = 2 1/3 ? 1,26.

Каждая октавная полоса частот включает три третьоктавные полосы, причем среднегеометрическая частота центральной из них совпадает со среднегеометрической частотой октавной полосы. Среднегеометрические частоты f сг октавных полос определяются стандартным двоичным рядом, включающим 9 значений: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц.

2. Особенности субъективного восприятия звука

Восприятие звука человеческим ухом очень сильно и нелинейно зав исит от его частоты. Особенности субъективного восприятия звука наиболее удобно иллюстрируются графически с помощью кривых равной громкости. Каждая из семейства кривых на рис. 1 характеризует уровни звукового давления на различных частотах, соответствующие одинаковой громкости восприятия звука и уровню громкости L N (фон).

Уровень громкости L N численно равен уровню звукового давления на частоте 1 кГц. На других частотах для обеспечения такой же громкости звука требуется устанавливать другие уровни звукового давления. Из рис. 1 следует, что вид кривой равной громкости и соответствующая ей характеристика слуховой чувствительности зависят от значения L N .

При расчетах и измерениях частотную характеристику органа слуха принято моделировать частотной характеристикой корректирующего фильтра А. Характеристика А является стандартной и задается системой поправок А i = ?(f сг i), где f сг i - среднегеометрическая частота i-й октавной полосы.

Для соответствия объективных результатов измерений уровня звукового давления субъективному восприятию громкости звука вводят понятие уровня звука. Уровень звука L A (дБА) - результирующий уровень звукового давления шума, прошедшего математическую или физическую обработку в корректирующем фильтре с характеристикой А. Значение уровня звука приближенно соответствует субъективному восприятию громкости шума независимо от его спектра. Уровень звука вычисляется с учетом поправок А i по формуле (2), в которую вместо L i следует подставить (L i + А i). Отрицательные значения А i характеризуют ухудшение слуховой чувствительности по сравнению со слуховой чувствительностью на частоте 1000 Гц.

2. Характеристики шума и его нормирование

По характеру спектра шумы подразделяют на широкополосные (с непрерывным спектром шириной более одной октавы) и тональные, в спектре которых имеются выраженные дискретные тона, измеренные в третьоктавных полосах частот с превышением уровня звукового давления над соседними полосами не менее чем на 10 дБ.

По временным характеристикам шумы делят на постоянные, уровень звука которых в течение 8-часового рабочего дня изменяется не более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике “медленно” шумомера, и непостоянные, не удовлетворяющие данному условию.

Непостоянные шумы, в свою очередь, делятся на следующие виды:

· колеблющиеся во времени шумы, уровень звука которых непрерывно изменяется во времени;

· прерывистые шумы, уровень звука которых ступенчато изменяется (на 5 дБА и более), причём длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет не менее 1 с;

· импульсные шумы, состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука в дБА и дБА(I), измеренные соответственно на временных характеристиках “медленно” и “импульс” шумомера, отличаются не менее чем на 7 дБА.

Для оценки непостоянных шумов введено понятие эквивалентного уровня звука L А э (по энергии воздействия), выражаемого в дБА и определяемого по формуле L А э = 10lg(I АС /I 0), где I АС - среднее значение интенсивности непостоянного шума, скорректированного по характеристике А, на интервале времени контроля Т.

Текущие значения уровня звука L А и интенсивности I А связаны соотношением

L А (t) = 10lg(I А (t) /I 0), I АС /I 0 = (1/Т)(I А (t) /I 0)dt, поэтому

(4)

Значения L А э могут вычисляться как автоматически интегрирующими шумомерами, так и вручную по результатам измерений уровней звука через каждые 5 с в течение наиболее шумных 30 мин.

Нормируемыми параметрами шума являются:

· для постоянного шума - уровни звукового давления L P (дБ) в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 31.5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 и 8000 Гц; кроме того, для ориентировочной оценки постоянного широкополосного шума на рабочих местах допускается использовать уровень звука L A , выраженный в дБА;

· для непостоянного шума (кроме импульсного) - эквивалентный уровень звука L А э (по энергии воздействия), выраженный в дБА, представляет собой уровень звука такого постоянного широкополосного шума, который воздействует на ухо с такой же звуковой энергией, как и реальный, меняющийся во времени шум за тот же период времени;

· для импульсного шума - эквивалентный уровень звука L А э, выраженный в дБА, и максимальный уровень звука L А max в дБА(I), измеренный на временной характеристике “импульс” шумомера.

Допустимые значения параметров шума регламентируются СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки». Допустимые значения параметров шума на рабочих местах устанавливаются в зависимости от вида выполняемой работы и характера шума. Для работ, связанных с творческой, научной деятельностью, обучением, программированием, предусмотрены наиболее низкие уровни шума.

Ниже приведены характерные виды работ, различаемые при нормировании, с указанием порядкового номера:

1) творческая, научная работа, обучение, проектирование, конструирование, разработка, программирование;

2) административно-управленческая работа, требующая сосредоточенности работа, измерительная и аналитическая работа в лаборатории;

3) диспетчерская работа, требующая речевой связи по телефону, в залах обработки информации на ЭВМ, на участках точной сборки, в машинописных бюро;

4) работа в помещениях для размещения шумных агрегатов ЭВМ, связанная с процессами наблюдения и дистанционного управления без речевой связи по телефону, в лабораториях с шумным оборудованием;

5) все виды работ за исключением перечисленных в пп. 1 - 4.

Для широкополосного шума на рабочих местах в табл. 1 приведены допустимые уровни звукового давления L P в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами f сг, уровни звука L A (для субъективной оценки громкости постоянных шумов) и эквивалентные уровни звука L А э (для оценки непостоянных шумов).

Таблица 1

Допустимые уровни шума

вида работы	Уровни звукового давления L P (дБ) в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами, Гц	Уровни звука L А, дБА

Для тонального и импульсного шумов, а также для шумов, создаваемых в помещениях установками кондиционирования и вентиляции, допустимые уровни должны быть на 5 дБ ниже указанных в табл.1 (при измерениях на характеристике “медленно” шумомера).

Для колеблющегося во времени и прерывистого шумов максимальный уровень звука не должен превышать 110 дБА.

Для импульсного шума максимальный уровень звука, измеренный на характеристике “импульс” шумомера, не должен превышать 125 дБА (I).

В любом случае запрещается даже кратковременное пребывание людей в зонах с уровнями звукового давления свыше 135 дБ в любой октавной полосе частот. Зоны с уровнем звука свыше 85 дБА должны быть обозначены знаками безопасности; работающих в таких зонах следует снабжать средствами индивидуальной защиты.

3. Методы и средства борьбы с шумом

Для уменьшения шума применяют следующие основные методы: устранение причин или ослабление шума в источнике возникновения, изменение направленности излучения и экранирование шума, снижение шума на пути его распространения, акустическая обработка помещений, архитектурно-планировочные и строительно-акустические методы.

Для защиты людей от воздействия шума используют средства коллективной защиты (СКЗ) и средства индивидуальной защиты (СИЗ). Предотвращение неблагоприятного воздействия шума обеспечивается также лечебно-профилактическими и организационными мероприятиями, включающими, например, медосмотры, правильный выбор режимов труда и отдыха, сокращение времени пребывания в условиях промышленного шума.

Снижение шума непосредственно в источнике осуществляется на основе выявления конкретных причин шумов и анализа их характера. Шум технологического оборудования чаще имеет механическое и аэродинамическое происхождение. Для снижения механического шума предусматривают тщательное уравновешивание движущихся деталей агрегатов, заменяют подшипники качения подшипниками скольжения, обеспечивают высокую точность изготовления узлов машин и их сборки, заключают в масляные ванны вибрирующие детали, заменяют металлические детали пластмассовыми. Для уменьшения уровней аэродинамического шума в источнике необходимо в первую очередь снижать скорость обтекания деталей воздушными и газовыми потоками и струями, а также вихреобразование путем использования обтекаемых элементов.

Большинство источников шума излучают звуковую энергию в пространстве неравномерно. Установки с направленным излучением следует ориентировать так, чтобы максимум излучаемого шума был направлен в сторону, противоположную рабочему месту или жилому дому.

Экранирование шума заключается в создании звуковой тени за экраном, располагающимся между защищаемой зоной и источником шума. Экраны наиболее эффективны для снижения шума высоких и средних частот и плохо снижают низкочастотный шум, который за счет эффекта дифракции легко огибает экраны.

В качестве экранов, защищающих рабочие места от шума обслуживаемых агрегатов, используют сплошные металлические или железобетонные щиты, облицованные со стороны источника шума звукопоглощающим материалом. Линейные размеры экрана должны превосходить линейные размеры источников шума не менее чем в 2 - 3 раза. Акустические экраны, как правило, применяются в сочетании со звукопоглощающей облицовкой помещения, так как экран снижает только прямой звук, а не отраженный.

Способ звукоизоляции с помощью ограждений заключается в том, что большая часть падающей на него звуковой энергии отражается и лишь незначительная её часть проникает через ограждение. В случае массивного звукоизолирующего плоского ограждения бесконечных размеров толщиной, много меньшей длины продольной волны, ослабление уровня звукового давления на данной частоте подчиняется так называемому закону массы и находится по формуле:

L P осл = 20lg(mf) - 47,5 , (5)

где f - частота звука, Гц; m - поверхностная плотность, т.е. масса одного квадратного метра ограждения, кг/м 2 . Из формулы (5) следует, что при удвоении частоты или массы звукоизоляция возрастает на 6 дБ. В случае реальных ограждений конечных размеров закон массы справедлив лишь в определённом диапазоне частот, обычно от десятков Гц до нескольких кГц.

Требуемое для данной октавной полосы частот (с соответствующей среднегеометрической частотой f сг) ослабление уровня звукового давления определяется разностью:

L P треб (f сг) = L P изм (f сг) - L P норм (f сг), (6)

где L P изм (f сг) - уровень звукового давления, измеренный в соответствующей октавной полосе частот; L P норм (f сг) - нормативный уровень звукового давления.

В качестве звукоизолирующих материалов используют листы из оцинкованной стали, алюминия и его сплавов, древесноволокнистые плиты, фанеру и др. Наиболее эффективными являются панели, состоящие из чередующихся слоёв звукоизолирующих и звукопоглощающих материалов.

В качестве звукоизолирующих преград используются также стены, перегородки, окна, двери, перекрытия из различных строительных материалов. Например, дверь обеспечивает звукоизоляцию 20 дБ, окно - 30 дБ, межкомнатная перегородка - 40 дБ, межквартирная перегородка - 50 дБ.

Для защиты персонала от шума устраивают звукоизолированные кабины наблюдения и дистанционного управления, а наиболее шумные агрегаты закрывают звукоизолирующими кожухами. Кожухи выполняют обычно из стали, их внутренние поверхности облицовывают звукопоглощающим материалом для поглощения энергии шума внутри кожуха. Уменьшить шум в помещении можно также путём снижения уровней отраженного звука с использованием метода звукопоглощения. В этом случае обычно применяют звукопоглощающие облицовки и при необходимости штучные (объёмные) поглотители, подвешенные к потолку.

К звукопоглощающим относятся материалы, у которых коэффициент звукопоглощения (отношение интенсивностей поглощенного и падающего звуков) на средних частотах превышает 0.2. Процесс поглощения звука происходит за счёт перехода механической энергии колеблющихся частиц воздуха в тепловую энергию молекул звукопоглощающего материала, поэтому в качестве звукопоглощающих материалов используют ультратонкое стекловолокно, капроновое волокно, минеральную вату, пористые жесткие плиты.

Наибольшая эффективность достигается при облицовке не менее 60 % общей площади стен и потолка помещения. При этом можно обеспечить снижение шума на 6 - 8 дБ в зоне отраженного звука (вдали от источника) и на 2 - 3 дБ вблизи источника шума.

При строительстве крупных объектов используются архитектурно-планировочные и строительно-акустические методы борьбы с шумом

Если средства коллективной защиты от шума не обеспечивают требуемой защиты или их применение невозможно или нецелесообразно, то применяют средства индивидуальной защиты (СИЗ). К ним относятся противошумные вкладыши, наушники, а также шлемы и костюмы (используемые при уровнях звука выше 120 дБА). Каждое СИЗ характеризуется частотной характеристикой ослабления уровней звукового давления. Наиболее эффективно ослабляются высокие частоты звукового диапазона. Применение СИЗ следует рассматривать как крайнюю меру защиты от шума.

4 . Стенд для измерения характеристик шума

источник шум воздействие

Стенд для измерения характеристик шума состоит из электронного имитатора источника шума и шумомера. В шумомере звуковые колебания преобразуются в электрические.

Упрощённая схема аналогового шумомера приведена на рис.2.

Рис. 2. Структурная схема шумомера

Шумомер состоит из измерительного микрофона M, переключателя D1 (“Диапазон 1”), усилителя У, формирователя F1 частотных характеристик с переключателем S1 их вида (A, LIN, EXT), второго переключателя D2 (“Диапазон 2”), квадратичного детектора КД, формирователя временных характеристик F2 с переключателем S2 их вида (S - “медленно”, F - “быстро”, I - “импульс”) и индикатора И, градуированного в децибелах. Переключатели S1 и S2 объединены и образуют общий переключатель режимов DR (“Режим”). В положении EXT переключателя DR подключается октавный полосовой фильтр со значением частоты f сг, выбираемым переключателем DF.

В режиме S (“медленно”) осуществляется усреднение показаний шумомера. В режиме F (“быстро”) отслеживаются достаточно быстрые изменения шума, что необходимо для оценки его характера. Режим I (“импульс”) позволяет оценить максимальное среднеквадратическое значение шума. Результаты, полученные при измерениях в режимах S, F, I (уровни L S , L F , L I), могут отличаться друг от друга в зависимости от характера измеряемого шума.

При измерении шума на рабочих местах производственных помещений микрофон располагают на высоте 1,5 м над уровнем пола или на уровне головы человека, если работа выполняется сидя, при этом микрофон должен быть направлен в сторону источника шума и удален не менее чем на 1 м от шумомера и человека, проводящего измерения. Шум следует измерять, когда работает не менее 2/3 установленных в данном помещении единиц технологического оборудования при наиболее вероятных режимах его работы.

Измерение результирующего уровня звукового давления (дБ) проводится при линейной частотной характеристике шумомера - переключатель DR (“Режим”) в положении “LIN”. Измерение уровней звука (дБА) осуществляется при включении корректирующего фильтра со стандартной частотной характеристикой A (переключатель DR в положении “А”).

Для исследования спектра шума переключатель DR устанавливается в положение “EXT” режима S (“медленно”). В этом случае частотная характеристика определяется подключенным октавным полосовым фильтром.

При измерениях в режиме S (“медленно”) отсчет производится по среднему положению стрелки прибора при её колебаниях. Для импульсных шумов следует дополнительно измерить уровень звука на временной характеристике I (“импульс”) с отсчетом в дБА(I) максимального показания стрелки прибора.

Заключение

Производственный шум является одним из неблагоприятных факторов на рабочих местах.

Анализ уровней шума в производственных помещениях показывает, что фактические величины на ряде рабочих мест превышают допустимые по санитарным нормам значения. На отмеченных производственных участках с высокими уровнями шума требуется провести шумозащитные мероприятия.

Внедрение таких мероприятий, а также обязательное использование индивидуальных средств защиты органов слуха позволит снизить вредное воздействие шума на персонал, сохранить его здоровье, будет способствовать снижению травматизма и повышению производительности труда.

Библиографический список:

1. Борьба с шумом на производстве: Справочник /Под общ. ред. Е.Я. Юдина. М.: Машиностроение, 1985.

2. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов /Под ред. С.В. Белова. М.: Высшая школа, 2004.

3. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств: Учеб. пособие для вузов / П.П. Кукин и др. М.: Высшая школа, 2001.

4. СН 2.2.4 / 2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки».

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Характеристики шумов, их разновидности, влияние на производственный персонал и гигиеническое нормирование. Средства коллективной защиты на пути распространения, акустическая обработка помещений. Классификация средств защиты и расчет глушителей шума.

курсовая работа , добавлен 27.03.2009

Основные понятия гигиены и экологии труда. Сущность шума и вибраций, влияние шума на организм человека. Допустимые уровни шума для населения, методы и средства защиты. Действие производственной вибрации на организм человека, методы и средства защиты.

реферат , добавлен 12.11.2010

Звук и акустика. Классификация и физические характеристики шума. Влияние шума на организм человека. Методы защиты от шума. Полная система уравнений теории упругости. Метод решения задачи для нахождения резонансной частоты колебаний и потенциала скоростей.

дипломная работа , добавлен 17.04.2015

Классификация основных методов и средств коллективной защиты от шума. Акустические методы защиты. Виды звукоизоляции и ее эффективность. Звукопоглощение. Изоляция рабочих мест. Организационно-технические меры снижения шума. Индивидуальная защита.

реферат , добавлен 25.03.2009

Основные методы и средства коллективной и индивидуальной защиты по отношению к защищенному объекту. Борьба с шумом в источнике возникновения. Уменьшение шума на пути распространения. Защита от ультразвука и инфразвука. Расчет звукопоглощающих облицовок.

реферат , добавлен 14.06.2011

Физическая характеристика шума. Основные свойства шума, его классификация по частоте колебаний. Особенности воздействия шума на организм человека. Профессионально–обусловленные заболевания от воздействий шума. Характеристика средств уменьшения шума.

презентация , добавлен 10.11.2016

Понятие и физические характеристики шума, единица измерения звукового давления и интенсивности звука. Действие шума на организм человека. Классификация шумов и их нормирование. Предельно допустимые уровни звука для трудовой деятельности разных категорий.

реферат , добавлен 26.12.2011

Действие шума, ультразвука и инфразвука на организм человека. Характеристики, нормирование, методы контроля вибрации. Методы защиты от негативного воздействия шума на человека. Электромагнитные поля и излучения радиочастотного и оптического диапазона.

контрольная работа , добавлен 06.07.2015

Рассмотрение понятия и сущности шума, его воздействия на трудоспособность и организм человека в целом. Определение октавных уровней звукового давления в расчетной точке. Расчет параметров кабины наблюдения в качестве меры защиты персонала от шума.

курсовая работа , добавлен 18.04.2014

Звук, инфразвук и ультразвук. Влияние инфразвука и ультразвука на организм человека. Шумовое загрязнение и уменьшение акустического фона. Допустимый уровень шума в квартире. Предельно допустимые уровни шума на рабочих местах в помещениях предприятий.

В 1959 г. Была создана Международная организация по борьбе с шумом. Борьба с шумом - это сложная комплексная проблема, требующая больших усилий и средств.

Тишина стоит денег и не малых. Источники шума весьма разнообразны и нет единого способа, метода борьбы с ними. Тем не менее, акустическая наука может предложить эффективные средства борьбы с шумом. Общие пути борьбы с шумом сводятся законодательным, строительно-планировочным, организационным, технико-технологическим, конструкторским и профилактическим миром.

Одним из направлений борьбы с шумом является разработка государственных стандартов на средства передвижения, инженерное оборудование, бытовые приборы, в основу которых положены гигиенические требования по обеспечению акустического комфорта.

В основу гигиенически допустимых уровней шума для населения положены фундаментальные физиологические исследования по определению действующих и пороговых уровней шума.

В настоящее время шумы для условий городской застройки нормируют в соответствии с Санитарными нормами допустимого шума в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки (№3077-84) и Строительными нормами и правилами II 12-77 «Защита от шума».

Санитарные нормы обязательны для всех министерств, ведомств и организаций, проектирующих, строящих и эксплуатирующих жилье и общественные здания, разрабатывающих проекты планировки и застройки городов, микрорайонов, жилых домов, кварталов, коммуникаций и т. д.

Также для организаций, проектирующих, изготавливающих и эксплуатирующих транспортные средства, технологическое и инженерное оборудование зданий и бытовые приборы.

Эти организации обязаны предусматривать и осуществлять необходимые меры по снижению шума до уровней, установленных нормами.

ГОСТ 19358-85 «Внешний и внутренний шум автотранспортных средств. Допустимые уровни и методы измерений» устанавливает шумовые характеристики, методы их измерения и допустимые уровни шума автомобилей (мотоциклов) всех образцов, принятых на государственные, межведомственные, ведомственные и периодические контрольные испытания. В качестве основной характеристики внешнего шума принят уровень звука, который не должен превышать для легковых автомобилей и автобусов 85-92 дБ, мотоциклов - 80-86 дБ.

Для внутреннего шума приведены ориентировочные значения допустимых уровней звукового давления в октавных полосах частот: уровни звука составляют для легковых автомобилей 80 дБ, кабин или рабочих мест водителей грузовых автомобилей, автобусов - 85 дБ, пассажирских помещений автобусов - 75-80 дБ.

Санитарные нормы допустимого шума обуславливают необходимость разработки технических, архитектурно-планировочных и административных мероприятий, направленных на создание отвечающего гигиеническим требованиям шумового режима, как в городской застройке, так и в зданиях различного назначения, позволяют сохранить здоровье и работоспособность населения.

Снижение городского шума может быть достигнуто в первую очередь за счет уменьшения шумности транспортных средств.

К градостроительным мероприятиям по защите населения от шума относятся:

- увеличение расстояния между источником шума и защищаемым объектом;
- применение акустически непрозрачных экранов (откосов, стен и зданий-экранов), специальных шумозащитных полос озеленения;
- использование различных приемов планировки, рационального размещения микрорайонов.

Кроме того, градостроительными мероприятиями являются рациональная застройка магистральных улиц, максимальное озеленение территории микрорайонов и разделительных полос, использование рельефа местности и др.

Существенный защитный эффект достигается в том случае, если жилая застройка размещена на расстоянии не менее 25-30 м. от автомагистралей и зоны разрыва озеленены. При замкнутом типе застройки защищенными оказываются только внутриквартальные пространства, а внешние фасады домов попадают в неблагоприятные условия, поэтому подобная застройка автомагистралей нежелательна. Наиболее целесообразна свободная застройка, защищенная от стороны улицы зелеными насаждениями и экранирующими зданиями временного пребывания людей (магазины, столовые, рестораны, ателье и т. п.).

Расположение магистрали в выемке также снижает шум близ расположенной территории.

В случае если результаты акустических измерений сигнализируют о слишком высоких и превышающих допустимые пределы уровнях шума, необходимо принимать все соответствующие меры по их снижению. Хотя методы и средства борьбы с шумом часто сложны, ниже кратко описываются соответствующие основные мероприятия:

1. Уменьшение шума в его источнике, например, применением специальных технологических процессов, модификацией конструкции оборудования, дополнительной акустической обработкой деталей, узлов и поверхностей оборудования или применением нового и менее шумного оборудования;
2. Блокировка путей распространения звуковых волн. Этот метод, основывающийся на применении дополнительных технических средств, заключается в снабжении оборудования звуконепроницаемым покрытием или акустическими экранами и его подвеске на амортизаторах вибраций. Шум на рабочих местах можно уменьшать покрытием стен, потолка и пола поглощающими звук и уменьшающими отражения звуковых волн материалами;
3. Применение средств индивидуальной защиты там, где другие методы по той или иной причине не эффективны. Однако применение этих средств нужно считать только временным решением проблемы;
4. Прекращение эксплуатации шумного оборудования является самым радикальным и последним методом, принимаемым в учет в специальных и серьезных случаях. На данном месте нужно подчеркнуть возможность сокращения времени эксплуатации шумного оборудования, перемещения шумного оборудования в другое место, выбора рационального режима труда и отдыха и сокращения времени нахождения в шумных условиях.

Оценка условий труда в производственных помещениях и на отдельных рабочих местах во многом зависит от интенсивности шума и его частотной характеристики.

Предупреждение образования значительного уровня звукового давления в условиях производства должно осуществляться на стадиях конструирования технологического оборудования, проектирования, строительства и эксплуатации предприятий, а также разработки технологических процессов.

Борьба с производственным шумом осуществляется методами, обозначенными четырьмя группами:

устранение причин шума в источнике его образования;

звукоизоляция;

звукопоглощение;

применение организационно-технических мероприятий.

Наиболее действенным способом борьбы с шумом является уменьшение его в источнике образования путем применения технологических и конструктивных мер, организацией правильной наладки и эксплуатации оборудования.

К конструктивным и технологическим мерам, позволяющим создать механизмы и агрегаты с низким уровнем шума, относят совершенствование кинематических схем за счет:

замены зубчатых передач клиноременными или цепными; изыскания наилучших конструктивных форм для безударного взаимодействия деталей и плавного обтекания их воздушными потоками;

изменения массы или жесткости элементов конструкции машин для уменьшения амплитуд колебания и устранения резонансных явлений;

применения материалов, обладающих способностью поглощать колебательную энергию;

замены возвратно-поступательного движения деталей на вращательное, подшипников качения - подшипниками скольжения;

использования прокладочных материалов, затрудняющих передачу колебаний от одних деталей к другим.

Примером последнего может служить внедрение в практику амортизационных зубчатых колес.

Конструктивной особенностью амортизационного зубчатого колеса (рис.) является отсутствие жесткой связи между ступицей и венцом.

Рис. Амортизационное зубчатое колесо: а - амортизационная шестерня; б - венец; в - ступица; г - шайба; 1 - венец; 2,3- шайбы; 4 - ступица; 5 - болт; 6,7 - вкладыши

Крутящий момент передается резиновыми вкладышами, которые находятся между внутренними зубьями венца и ступицы. Эластичное соединение ступицы и венца препятствует передаче структурного шума и вибрации, улучшает условия зацепления и снижает аэродинамический шум.

Способы снижения шума с помощью некоторых конструктивных, эксплуатационных и наладочных мероприятий представлены в табл.

Звукоизоляция - это комплекс мероприятий по снижению уровня шума, проникающего в помещение извне.

Ослабление шума с помощью звукоизоляции осуществляют средствами, в основе которых лежит применение акустических материалов. Эффективность звукоизоляции характеризуют коэффициентом отражения, который численно равен доле энергии звуковой волны, отраженной от поверхности ограждения, изолирующего источник шума.

К наиболее распространенным средствам звукоизоляции относят:

применение звукоизолирующих кожухов и кабин; увеличение массы преграды;

разобщение легкой строительной конструкции сплошным воздушным промежутком на отдельные части;

устранение или уменьшение жестких связей между элементами разобщенной конструкции;

заполнение воздушного пространства в двойных легких перегородках звукопоглощающими материалами;

повышение воздухонепроницаемости преграды.

Звукоизолирующими кожухами закрывают наиболее шумные машины и механизмы, локализуя таким образом источник шума. Внутреннюю поверхность стенок кожуха рекомендуют облицовывать звукопоглощающим материалом.

Для машин, выделяющих теплоту, кожухи снабжают вентиляционными устройствами с глушителями (рис. б).

Рис. Звукоизолирующий кожух: а - схема кожуха; б - конструкция кожуха с вентиляционным устройством; 1 - звукопоглощающий материал; 2, 6, 7 - каналы с глушителями для входа и выхода воздуха; 3, 5 - источник шума; 4 - стенка

Устанавливаемый кожух не должен жестко соединяться с механизмом. В противном случае кожух становится дополнительным источником шума.

Расчет звукоизолирующих свойств кожуха сводится к определению необходимой толщины его стенок, обеспечивающих нужное снижение шума.

В табл. приведена масса некоторых строительных конструкций и материалов.

Материалы и конструкции	Толщина конструкций, мм	Масса 1 м 2 , кг
Стальной лист	2	16
Технический войлок	25	8
Железобетон	100	240
Пустотные пемзовые блоки	190	190
Стена из шлакобетона	140	140
Стена кирпичная толщиной:
0,5 кирпича	120	250
1 кирпича	250	470
2 кирпича	520	834
1,5 кирпича	380	690
Перегородка из досок толщиной 2 см, оштукатуренных с двух сторон	60	70
Перегородка из стоек толщиной 10 см, обшитых с двух сторон досками толщиной 2,5 см, оштукатуренная с двух сторон	180	95
Перегородка из гипсовых пустотелых камней	110	117
Стекло	3	8

Для облегчения ограждающих конструкций без уменьшения звукоизолирующей способности применяют ограждения, состоящие из двух конструкций, разделенных воздушным промежутком. Воздушная прослойка создает упругое сопротивление передаче колебаний. Рекомендуемая ширина воздушной прослойки 3 ... 11 см. Такая конструкция обладает хорошими звукоизолирующими свойствами в области высоких частот.

При массе 1 м 3 строительного материала конструкции до 100 кг вводят в зазор между раздельными панелями звукопоглощающий материал. При этом следует размещать его посередине зазора, где колебательная скорость частиц воздуха, а следовательно звукопоглощения, наибольшая.

Для увеличения массы легкой конструкции промежуток между двойными панелями (из досок, фанеры и т. п.) рекомендуют засыпать чистым речным песком или заполнять стекловатой. Конструкция такого типа может обеспечить звукоизоляцию до 40 дБ.

Необходимость заполнения воздушного пространства звукоизолирующими материалами зависит от массы стен. Для стен, выполненных из строительных материалов массой 1 м 3 более 200 кг, воздушные пространства шириной 5 ... 10 см целесообразно оставлять незаполненными. В стенах с массой 1 м 3 100 ... 200 кг мягкая прослойка прикрепляется к одной стороне. В перегородках массой 1 м 3 до 30 кг вся воздушная прослойка заполняется каким-либо звукопоглотителем.

Звукопередача из одного помещения в другое происходит не только через преграду, разделяющую это помещение, но и через примыкающие боковые стены (продольная звукопередача).

Продольная звукопередача может быть значительной, когда к тяжелой ограждающей конструкции с хорошей звукоизолирующей способностью примыкают боковые стены, выполненные из легкого строительного материала.

Проникновение шума в помещение также происходит через щели и неплотности в дверях и перегородках. Даже небольшое отверстие в стене уменьшает ее звукоизолирующую способность в области высоких частот примерно на 10 дБ. Применение уплотняющих прокладок из резины увеличивает среднюю звукоизоляцию дверей и окон на 5 ... 8 дБ.

Звукопоглощение - это ослабление уровня шума, распространяющегося в помещении вследствие отражения энергии от облицовочных материалов ограждений, конструктивных частей оборудования.

Звукопоглощение характеризуют коэффициентом звукопоглощения, который представляет собой отношение энергии, поглощенной 1 м 2 поверхности, к падающей на эту поверхность энергии.

Использовать звукопоглощение целесообразно, если коэффициент звукопоглощения материала не менее 0,2.

По эффективности метод звукопоглощения намного уступает звукоизоляции.

Звукопоглощение даже с весьма высоким коэффициентом поглощения может снизить уровень шума не более чем на 8 ... 10 дБ. Эффективная шумозащита требует совместного использования методов звукоизоляции и звукопоглощения.

В производственных цехах предприятий в качестве акустической обработки можно использовать плиты «Акмигран» различного типа с коэффициентом звукопоглощения 0,6. Этим достигается высокая эффективность в поглощении звуков высокой частоты.

Плитами «Акмигран» осуществляют облицовку потолка и верхней части стен с учетом того, чтобы общая площадь ее занимала не менее 60% всей площади стен и потолка помещения.

Кроме того, можно использовать звукопоглотители, представляющие собой объемные тела, заполненные звукопоглощающим материалом (рис.). Звукопоглотители располагают по периметру верхней части стен или развешивают равномерно к потолку на определенной высоте так, чтобы не влиять на освещение рабочих мест.

Рис. Штучные звукопоглотители

Снизить уровень шума от работы производственного оборудования можно с помощью локальных экранов. Экран представляет собой мягкую звукопоглощающую ленту, подвешенную к горизонтальной прокладке, которую крепят к вертикальным стойкам. Стойки делают стационарными или переносными. Звукопоглощающая лента состоит из брезентового материала, прикрепленной к нему простеганной ленты из стекловолокна, закрытого слоем стеклоткани, общей толщиной 40 ... 50 мм или супертонкого стекловолокна, оклеенного полиамидной пленкой марки АТМ-1. Размеры звукопоглощающей ленты выбирают по размерам оборудования.

На предприятиях, когда это возможно по условиям производства, а также для облицовки защитных камер применяют разработанную Ленинградским институтом охраны труда (ЛИОТ) конструкцию перфорированных облицовок с тканью. Эффективность звукопоглощения таких облицовок составляет около 10 дБ, что соответствует уменьшению громкости звука на 30 ... 50%.

Физическая сущность приведенных способов звукопоглощения заключается в том, что волокнистые пористые материалы плохо отражают звук. При падении на такой материал звуковой волны воздух, находящийся в порах, приводится в колебательное движение, которое резко тормозится большим сопротивлением, образующимся вследствие трения при его движении в мелких порах и каналах. На преодоление этого сопротивления и расходуется энергия звуковых волн. В результате отраженная волна сильно ослабевает.

Для ослабления распространения шума в обеденных залах ресторанов, кафе, столовых используют звукопоглощающие материалы современного дизайна.

Источником аэродинамического шума предприятий общественного питания является оборудование, обеспечивающее кондиционирование воздуха обеденных залов, вентиляционные системы производственных помещений, холодильное хозяйство и воздушное отопление (тепловая завеса входных дверей).

Уменьшения шума вентиляционных установок достигают хорошей балансировкой вентилятора, установкой его на одной оси с электродвигателем или на соответствующем амортизаторе в изолированные помещения. Распространение звука по воздуховодам предотвращают соединением эластичными вставками трубопровода с вентилятором.

Воздуховоды следует делать без крутых поворотов и резких изменений сечения, которые способствуют образованию завихрения и возникновению аэродинамического шума.

Для снижения шума различных аэродинамических установок и устройств применяют активные и реактивные глушители. Действие активных глушителей основано на принципе поглощения звуковой энергии звукопоглощающим материалом, а реактивные - отражают ее обратно к источнику.

Наиболее простым глушителем активного типа является трубчатый глушитель (рис. а), представляющий собой перфорированный стальной воздухопровод, поверхность которого покрывают слоем звукопоглощающего материала и защитным покрытием. Ослабление шума таким глушителем пропорционально коэффициенту поглощения пористого материала, длине облицованной им части и обратно пропорционально сечению канала. Так как затухание шума возрастает с уменьшением сечения канала, для сокращения длины глушителя на практике широко используют пластинчатые глушители (рис. б), которые собирают из отдельных секций, заполненных волокнистыми материалами.

Рис. Глушители аэродинамического шума: а - трубчатый; б - пластинчатый; 1 - перфорированный стальной воздуховод; 2 - звукопоглощающий материал; 3 - защитный кожух; 4 - звукопоглощающая пластина; 5 - каркас пластины; 6 - волокнистый материал; 7 - стальная сетка

Глушители реактивного типа применяют для снижения шума с резко выраженными составляющими.

Простейшие реактивные глушители - это глушители типа расширительных камер.

Организационно-технические мероприятия по борьбе с производственным шумом заключаются:

в правильной планировке цехов на территории предприятия;

рациональном размещении оборудования по степени шумности;

озеленении помещений широколиственными растениями, так как они способны хорошо поглощать звуки.

Хороший эффект по снижению шума достигается насаждением деревьев и кустарников на территории предприятия. Многорядовая посадка деревьев с разрывами интенсивнее поглощает звуковую энергию, чем плотная полоса без разрывов.

Если инженерно-техническими средствами не удается снизить уровень звукового давления до допустимого значения, используют индивидуальные средства защиты (наушники, антифоны и т. п.), при выборе которых необходимо учитывать такие факторы, как частотный спектр шума, требования санитарных норм по ограничению шума, удобство ношения при выполнении конкретной работы.

ШУМ И МЕТОДЫ БОРЬБЫ С НИМ

Цель работы : ознакомление с характеристиками шума и особенностями его воздействия на организм человека, с особенностями измерения и нормирования параметров шума, а также с методами борьбы с шумом.

Теоретическая часть

1. Звук и его характеристики

Механические колебания частиц упругой среды в диапазоне частот 16 20000 Гц воспринимаются ухом человека и называются звуковыми волнами. Колебания среды с частотами ниже 16 Гц называют инфразвуком, а колебания с частотами выше 20000 Гц ультразвуком. Длина звуковой волны  связана с частотой f и скоростью звука с зависимостью  = c / f .

Нестационарное состояние среды при распространении звуковой волны характеризуется звуковым давлением, под которым понимают среднеквадратическое значение превышения давления в среде при распространении звуковой волны над давлением в невозмущённой среде, измеряемое в паскалях (Па).

Перенос энергии плоской звуковой волной через единицу поверхности, перпендикулярную к направлению распространения звуковой волны характеризуют интенсивностью звука (плотностью потока звуковой мощности), Вт/м 2 : I = P 2 / (ρ ∙ c ),

где P звуковое давление, Па;  удельная плотность среды, г/м 3 ;

c скорость распространения звуковой волны в данной среде, м/с.

Скорость переноса энергии равна скорости распространения звуковой волны.

Органы слуха человека способны воспринимать звуковые колебания в очень широких диапазонах изменения интенсивностей и звуковых давлений. Например, при частоте звука в 1 кГц порогу чувствительности “среднего” человеческого уха (порог слышимости) соответствуют значения P 0 = 2·10 5 Па; I 0 = 10 12 Вт/м 2 , а порогу болевого ощущения (превышение которого уже может привести к физическому повреждению органов слуха) соответствуют значения P б = 20 Па и I б = 1 Вт/м 2 . Кроме того, в соответствии с законом Вебера-Фехнера раздражающее человеческое ухо действие звука пропорционально логарифму звукового давления. Поэтому на практике обычно вместо абсолютных значений интенсивности и звукового давления используют их логарифмические уровни, выраженные в децибелах (дБ):

L I = 10lg (I/I 0 ) , L P = 20lg (P/P 0 ) ; (1)

где I 0 = 10 12 Вт/м 2 и P 0 = 2·10 5 Па стандартные пороговые значения интенсивности и звукового давления. Для нормальных атмосферных условий можно считать, что L I = L P = L .

Если звук в данной точке складывается из n составляющих от нескольких источников с уровнями звуковых давлений L i , то результирующий уровень звукового давления определяется по формуле:

где L i уровень звукового давления i - й составляющей в расчетной точке (дБ).

В случае n одинаковых составляющих звука L i = L суммарный уровень составляет:

L  = L + 10 lg (n ) . (3)

Характеристикой источника шума являются звуковая мощность и её уровень. Звуковая мощность W , Вт, это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в единицу времени. Если энергия излучается по всем направлениям равномерно и затухание звука в воздухе мало, то при интенсивности I на расстоянии r от источника шума его звуковая мощность может быть определена по формуле

W = 4  r 2 I . По аналогии с логарифмическими уровнями интенсивности и звукового давления введены логарифмические уровни звуковой мощности (дБ) L W = 10 lg (W / W 0 ) , где W 0 = 10 -12 пороговое значение звуковой мощности, Вт.

Спектр шума показывает распределение энергии шума в диапазоне звуковых частот и характеризуется уровнями звукового давления или интенсивности (для источников звука уровнем звуковой мощности) в анализируемых частотных полосах, в качестве которых, как правило, используются октавные и третьоктавные частотные полосы, характеризуемые нижней f н и верхней f в граничными частотами и среднегеометрической частотой f сг = (f н ∙ f в ) 1/2 .

Октавная полоса звуковых частот характеризуется отношением её граничных частот, удовлетворяющим условию f в / f н = 2, а для третьоктавной условию f в / f н = 2 1/3 ≈ 1,26.

Каждая октавная полоса частот включает три третьоктавные полосы, причем среднегеометрическая частота центральной из них совпадает со среднегеометрической частотой октавной полосы. Среднегеометрические частоты f сг октавных полос определяются стандартным двоичным рядом, включающим 9 значений: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц.

2. Особенности субъективного восприятия зв у ка

Восприятие звука человеческим ухом очень сильно и нелинейно зависит от его частоты. Особенности субъективного восприятия звука наиболее удобно иллюстрируются графически с помощью кривых равной громкости (рис. 1). Каждая из семейства кривых на рис. 1 характеризует уровни звукового давления на различных частотах, соответствующие одинаковой громкости восприятия звука и уровню громкости L N (фон).

Рис. 1. Кривые равной громкости

При расчетах и измерениях частотную характеристику органа слуха принято моделировать частотной характеристикой корректирующего фильтра А . Характеристика А является стандартной и задается системой поправок А i = φ(f сг i ), где f сг i среднегеометрическая частота i -й октавной полосы.

Для соответствия объективных результатов измерений уровня звукового давления субъективному восприятию громкости звука вводят понятие уровня звука. Уровень звука L A (дБА) результирующий уровень звукового давления шума, прошедшего математическую или физическую обработку в корректирующем фильтре с характеристикой А . Значение уровня звука приближенно соответствует субъективному восприятию громкости шума независимо от его спектра. Уровень звука вычисляется с учетом поправок А i по формуле (2), в которую вместо L i следует подставить (L i + А i ). Отрицательные значения А i характеризуют ухудшение слуховой чувствительности по сравнению со слуховой чувствительностью на частоте 1000 Гц.

3. Характеристики шума и его нормирование

По характеру спектра шумы подразделяют на широкополосные (с непрерывным спектром шириной более одной октавы) и тональные , в спектре которых имеются выраженные дискретные тона, измеренные в третьоктавных полосах частот с превышением уровня звукового давления над соседними полосами не менее чем на 10 дБ.

По временным характеристикам шумы делят на постоянные , уровень звука которых в течение 8-часового рабочего дня изменяется не более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике “медленно” шумомера, и непостоянные , не удовлетворяющие данному условию.

Непостоянные шумы , в свою очередь, делятся на следующие виды:

колеблющиеся во времени шумы , уровень звука которых непрерывно изменяется во времени;
прерывистые шумы , уровень звука которых ступенчато изменяется (на 5 дБА и более), причём длительность интервалов, в течение которых уровень остается постоянным, составляет не менее 1 с;
импульсные шумы , состоящие из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1 с, при этом уровни звука в дБА и дБА(I ), измеренные соответственно на временных характеристиках “медленно” и “импульс” шумомера, отличаются не менее чем на 7 дБА.

Для оценки непостоянных шумов введено понятие эквивалентного уровня звука L Аэ (по энергии воздействия), выражаемого в дБА и определяемого по формуле L Аэ = 10 lg (I АС / I 0 ), где I АС среднее значение интенсивности непостоянного шума, скорректированного по характеристике А , на интервале времени контроля Т .

Текущие значения уровня звука L А и интенсивности I А связаны соотношением L А (t ) = 10 lg (I А (t ) / I 0 ), I АС / I 0 = (1/Т)(I А (t ) / I 0 ) dt , поэтому

(4)

Значения L Аэ могут вычисляться как автоматически интегрирующими шумомерами, так и вручную по результатам измерений уровней звука через каждые  5 с в течение наиболее шумных 30 мин.

Нормируемыми параметрами шума являются:

для постоянного шума уровни звукового давления L P (дБ) в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 31.5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 и 8000 Гц; кроме того, для ориентировочной оценки постоянного широкополосного шума на рабочих местах допускается использовать уровень звука L A , выраженный в дБА;
для непостоянного шума (кроме импульсного) эквивалентный уровень звука L Аэ (по энергии воздействия), выраженный в дБА, представляет собой уровень звука такого постоянного широкополосного шума, который воздействует на ухо с такой же звуковой энергией, как и реальный, меняющийся во времени шум за тот же период времени;
для импульсного шума эквивалентный уровень звука L Аэ , выраженный в дБА, и максимальный уровень звука L А max в дБА(I ), измеренный на временной характеристике “импульс” шумомера.

Допустимые значения параметров шума регламентируются СН 2.2.4 / 2.1.8.562-96 « Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки ». Допустимые значения параметров шума на рабочих местах устанавливаются в зависимости от вида выполняемой работы и характера шума. Для работ, связанных с творческой, научной деятельностью, обучением, программированием, предусмотрены наиболее низкие уровни шума.

Ниже приведены характерные виды работ, различаемые при нормировании, с указанием порядкового номера:

1) творческая, научная работа, обучение, проектирование, конструирование, разработка, программирование;

5) все виды работ за исключением перечисленных в пп. 1 4.

Для широкополосного шума на рабочих местах в табл. 1 приведены допустимые уровни звукового давления L P в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами f сг , уровни звука L A (для субъективной оценки громкости постоянных шумов) и эквивалентные уровни звука L Аэ (для оценки непостоянных шумов).

Таблица 1

Допустимые уровни шума

вида работы	Уровни звукового давления L P (дБ) в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами, Гц					Уровни звука L А , дБА
вида работы		31,5	1000	2000	4000	Уровни звука L А , дБА	8000

Д ля тонального и импульсного шумов , а также для шумов, создаваемых в помещениях установками кондиционирования и вентиляции, допустимые уровни должны быть на 5 дБ ниже указанных в табл.1 (при измерениях на характеристике “медленно” шумомера).

Для колеблющегося во времени и прерывистого шумов максимальный уровень звука не должен превышать 110 дБА.

4. Методы и средства борьбы с шумом

В качестве экранов, защищающих рабочие места от шума обслуживаемых агрегатов, используют сплошные металлические или железобетонные щиты, облицованные со стороны источника шума звукопоглощающим материалом. Линейные размеры экрана должны превосходить линейные размеры источников шума не менее чем в 2 3 раза. Акустические экраны, как правило, применяются в сочетании со звукопоглощающей облицовкой помещения, так как экран снижает только прямой звук, а не отраженный.

Способ звукоизоляции с помощью ограждений заключается в том, что большая часть падающей на него звуковой энергии отражае т ся и лишь незначительная её часть проникает через ограждение. В сл у чае массивного звукоизолирующего плоского ограждения бесконе ч ных размеров толщиной, много меньшей длины продольной волны, осла б ление уровня звукового давления на данной частоте подчиняется так называемому закону массы и находится по форм у ле:

L P осл = 20 lg (mf ) 47,5 , (5)

где f частота звука, Гц; m поверхностная плотность, т.е. масса одного квадратного метра ограждения, кг/м 2 . Из формулы (5) следует, что при удвоении частоты или массы звукоизоляция возрастает на 6 дБ. В случае реальных ограждений конечных размеров закон массы справедлив лишь в определённом диапазоне частот, обычно от десятков Гц до нескольких кГц.

Требуемое для данной октавной полосы частот (с соответствующей среднегеометрической частотой f сг ) ослабление уровня звукового давления определяется разностью:

L P треб (f сг ) = L P изм (f сг ) L P норм (f сг ) , (6)

где L P изм (f сг ) уровень звукового давления, измеренный в соответствующей октавной полосе частот; L P норм (f сг ) нормативный уровень звукового давления.

В качестве звукоизолирующих преград используются также стены, перегородки, окна, двери, перекрытия из различных строительных материалов. Например, дверь обеспечивает звукоизоляцию 20 дБ, окно 30 дБ, межкомнатная перегородка 40 дБ, межквартирная перегородка 50 дБ.

Наибольшая эффективность достигается при облицовке не менее 60 % общей площади стен и потолка помещения. При этом можно обеспечить снижение шума на 6 8 дБ в зоне отраженного звука (вдали от источника) и на 2 3 дБ вблизи источника шума.

Экспериментальная часть

1. Стенд для измерения характеристик шума

Упрощённая схема аналогового шумомера приведена на рис.2.

Рис. 2. Структурная схема шумомера

Шумомер состоит из измерительного микрофона M , переключателя D 1 (“Диапазон 1”), усилителя У , формирователя F 1 частотных характеристик с переключателем S 1 их вида (A , LIN , EXT ), второго переключателя D 2 (“Диапазон 2”), квадратичного детектора КД , формирователя временных характеристик F 2 с переключателем S 2 их вида (S “медленно”, F “быстро”, I “импульс”) и индикатора И , градуированного в децибелах. Переключатели S 1 и S 2 объединены и образуют общий переключатель режимов DR (“Режим”). В положении EXT переключателя DR подключается октавный полосовой фильтр со значением частоты f сг , выбираемым переключателем DF .

В режиме S (“медленно”) осуществляется усреднение показаний шумомера. В режиме F (“быстро”) отслеживаются достаточно быстрые изменения шума, что необходимо для оценки его характера. Режим I (“импульс”) позволяет оценить максимальное среднеквадратическое значение шума. Результаты, полученные при измерениях в режимах S , F , I (уровни L S , L F , L I ), могут отличаться друг от друга в зависимости от характера измеряемого шума.

Измерение результирующего уровня звукового давления (дБ) проводится при линейной частотной характеристике шумомера переключатель DR (“Режим”) в положении “ LIN ”. Измерение уровней звука (дБА) осуществляется при включении корректирующего фильтра со стандартной частотной характеристикой A (переключатель DR в положении “ А ”).

Для исследования спектра шума переключатель DR устанавливается в положение “ EXT ” режима S (“медленно”). В этом случае частотная характеристика определяется подключенным октавным полосовым фильтром.

При измерениях в режиме S (“медленно”) отсчет производится по среднему положению стрелки прибора при её колебаниях. Для импульсных шумов следует дополнительно измерить уровень звука на временной характеристике I (“импульс”) с отсчетом в дБА(I ) максимального показания стрелки прибора.

Порядок работы с шумомером и выполнения работы приведены в материалах лабораторного стенда.

Отчёт должен содержать результаты измерений, результаты требуемых вычислений и графические зависимости, иллюстрирующие результаты вычислений.

1. По результатам измерения классифицировать исследуемые шумы (определить их характер).

2. Результаты измерений спектра исследуемого шума по п. 5 порядка выполнения работы L P изм (f сг ) и соответствующие варианту задания нормативные уровни (табл. 1) в октавных полосах частот L P норм (f сг ) занести в табл. 2. Для всех значений f сг занести в табл. 2 результаты вычислений по формуле (6) требуемых ослаблений уровней звукового давления L P треб .

Таблица 2

Результаты измерений и расчёта

f сг , Гц	31.5	1000	2000	4000	8000
L P изм , дБ
L P норм , дБ
L P треб , дБ
m , кг/м 2
L P осл , дБ
L P зв.из , дБ

3. На основе найденных значений L P трЕБ (f сг ) и формулы (5) вычислить и занести в табл. 2 поверхностную плотность m материала звукоизолирующего ограждения, обеспечивавшую ослабление октавных уровней звукового давления исследуемого шума до уровней, не превышающих нормативных:

m = f СГ ·10 0,05 L P треб + 2,375 , кг/м 2 .

4. Для максимального найденного значения параметра m вычислить по формуле (5) и занести в табл. 2 уровни ослабления звукового давления в каждой октавной полосе частот L P осл (f сг ) , обеспечиваемые звукоизолирующим ограждением с данным значением параметра m .

5. Для каждого значения f сг определить уровни звукового давления шума после применения звукоизолирующего ограждения:

L P зв.из = L P изм - L P осл .

6. В плоскости одного чертежа графически построить частотные зависимости L P изм (f сг ) , L P норм (f сг ) , L P треб (f сг ) и L P зв.из (f сг ) . При этом для оси частот выбрать двоичный логарифмический масштаб в соответствии с частотным рядом значений f сг . Убедиться, что уровни спектра шума после звукоизоляции L P зв.из (f сг ) во всех октавных полосах не превосходят уровней нормативного спектра L P норм (f сг ).

Контрольные вопросы

Звук и его характеристики.
Особенности субъективного восприятия звука человеком.
Характеристики шумов и их классификация.
Принципы нормирования шума.
Способы и средства борьбы с шумом и их сравнительная оценка.
Методика измерений параметров шума и режимы шумомера.
Какие параметры шума измеряются с помощью шумомера в режимах “А”, “ LIN ” и “ EXT ”? Каковы различия между этими параметрами?

Библиографический список

Борьба с шумом на производстве: Справочник /Под общ. ред. Е. Я. Юдина . М.: Машиностроение, 1985.
Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов /Под ред. С. В. Бело в а . М.: Высшая школа, 2004.
Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств: Учеб. пособие для вузов /П.П. Кукин и др. М.: Высшая школа, 2001.
СН 2.2.4 / 2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки».